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    產(chǎn)品名稱:地磁屏蔽線圈
    產(chǎn)品型號(hào):HM-MF

    我公司生產(chǎn)的高精度地磁屏蔽線圈的性能參數(shù)處于國**先水平,該設(shè)備可以穩(wěn)定有效的產(chǎn)生與地磁磁場方向相反的對(duì)等高精度磁場。 地磁屏蔽線圈并使用高精度磁通門計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋與實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),使本系統(tǒng)的十萬分之一電源處于反饋調(diào)節(jié)狀態(tài),系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)抵消地磁場的磁場波動(dòng),從而在地磁環(huán)境下產(chǎn)生10nT的零磁環(huán)境

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    我公司生產(chǎn)的高精度地磁動(dòng)態(tài)模擬屏蔽系統(tǒng)的性能參數(shù)處于國**先水平,該設(shè)備可以穩(wěn)定有效的產(chǎn)生與地磁磁場方向相反的對(duì)等高精度磁場。

     

    并使用高精度磁通門計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋與實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),使本系統(tǒng)的十萬分之一電源處于反饋調(diào)節(jié)狀態(tài),系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)抵消地磁場的磁場波動(dòng),從而在地磁環(huán)境下產(chǎn)生10nT的零磁環(huán)境

     

    如在屏蔽房或屏蔽筒內(nèi)可以產(chǎn)生1nT或0.1nT的梯度磁場,系統(tǒng)也可以隨意在三維分量上產(chǎn)生任意設(shè)定的磁場用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)與模擬地磁變化環(huán)境

     

    本系統(tǒng)被航天**及大專院校廣泛使用,其精度及穩(wěn)定性數(shù)字化程度等特性廣受好評(píng),該磁場動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)由磁場發(fā)生裝置、上位機(jī)控制軟件和磁場測(cè)量裝置組成。

    小型地磁屏蔽補(bǔ)償線圈

    大型地磁屏蔽補(bǔ)償線圈

    磁通發(fā)生裝置一個(gè)三維線圈和相應(yīng)3個(gè)電源組成。線圈結(jié)構(gòu)如下圖所示。每個(gè)維度有2個(gè)線圈,用于屏蔽并產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場。

    線圈的結(jié)構(gòu)

    磁場測(cè)量裝置包括CH-330F磁通門計(jì)和磁通門探頭,如下圖所示,主要用于測(cè)量線圈中心勻強(qiáng)磁場區(qū)的磁場大小。

    磁場測(cè)量裝置

    上位機(jī)軟件運(yùn)行于PC機(jī),由控制部分和采集部分組成,主要用于根據(jù)采集回的實(shí)時(shí)磁場值和控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的外部信號(hào),控制電源電流,驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生指定大小的磁場。

     

    系統(tǒng)的整體布局如下圖所示,實(shí)驗(yàn)桌用于放置裝有上位機(jī)控制軟件的計(jì)算機(jī);

     

    磁通門計(jì)和3個(gè)電源放于機(jī)柜內(nèi);

     

    磁通門探頭由支架支撐,放于線圈的中心勻強(qiáng)磁場區(qū)內(nèi)。

    系統(tǒng)整體布局圖

    三維線圈型號(hào)

    3CHF50-1方形(玻璃鋼)

    磁場中心均勻度(△H/H)

    1*10-2

    均勻區(qū)(mm3)

    250*250*250(球形)

    中心磁場強(qiáng)度H(GS)

    1(100000nT)

    磁通門計(jì)分辨力

    0.1nT

    電源精度

    0.01mA

    電源變化精度

    1/120000

    調(diào)節(jié)步進(jìn)

    10nT-20nT(地磁環(huán)境下)

    調(diào)節(jié)步進(jìn)

    1nT (屏蔽筒內(nèi))

    平均直徑(mm)

    1100

    工作時(shí)間

    8小時(shí)(*大場)

     

    項(xiàng)目方案

     磁場發(fā)生裝置

    電源主要用于對(duì)線圈進(jìn)行供電,驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生磁場。 

     

    型號(hào)

    輸出電流 

    分辨率

    有效輸出電壓

    輸出功率

    負(fù)載范圍

    *佳負(fù)載

    1002

    ±1.2A

    10mA

    ±40V

    48W

    0—40W

    >20W

     輸出電流

    · 輸出范圍 0—±1200.000mA DC

    · 高步進(jìn)分辨率10mA(1/120000 F.S.)

    · 高準(zhǔn)確度:±(0.015%設(shè)置值+20mA)@1000mA

    · 低噪聲/紋波:20mA RMS 典型值 @1000mA

    · 輸出阻抗 >100MW 

    · 穩(wěn)定度優(yōu)于±0.01% @1000mA

    · 浮動(dòng)輸出

    · *大輸出功率48W

     輸出電壓

    · 有效范圍 0—40V DC

    · 開路輸出電壓:45V±0.2V

     負(fù)載保護(hù)

    · 可控的輸出端狀態(tài)

    · 靜電保護(hù)和開機(jī)上電沖擊保護(hù)

    · 防沖擊模式ATS和**的輸出狀態(tài)時(shí)序控制

     負(fù)載適應(yīng)性

    · 輸出補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

    · 輸出阻抗100MW

     自動(dòng)控制

    · 標(biāo)準(zhǔn)配備RS-232C計(jì)算機(jī)接口和易用的接口特性

    · 標(biāo)準(zhǔn)配備內(nèi)部USB—RS-232C轉(zhuǎn)換接口

    · 完備的計(jì)算機(jī)接口命令集

    · 三路觸發(fā)輸出同步功能

     交互能力

    · 白色背光FSTN LCD顯示器

    · 必備的LED狀態(tài)指示器

    · 與顯示器和指示器配合的3′4鍵交互型功能鍵盤操作

     標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格

    · 提供用戶手冊(cè)

    · 標(biāo)準(zhǔn)全寬2U臺(tái)式儀器,交流220V/50Hz供電

     磁場測(cè)量裝置

    磁場測(cè)量裝置包括330F磁通門計(jì)和英國690磁通門探頭。

    表3 配備690探頭的磁通門計(jì)測(cè)量參數(shù)

    型號(hào)

    產(chǎn)品描述

    330F高精度磁通門計(jì)(英國探頭690)

    VGA彩色 6位分辨率;量程0-100000nT;分辨力0. 1 nT;直流精度:讀數(shù)的±0.5%±0.05%量程數(shù)字RS-232與USB接口,BNC三路模擬信號(hào)輸出接口,配磁通門數(shù)據(jù)通訊及繪圖軟件一套

     

     上位機(jī)控制軟件

    上位機(jī)控制軟件由控制部分與采集部分組成。

    采集部分負(fù)責(zé)由330F磁通門計(jì)讀取當(dāng)前的磁場測(cè)量值,并以曲線的形式顯示在界面上;

    控制部分負(fù)責(zé)計(jì)算產(chǎn)生指定磁場所需的電流值,并將電流指令輸出至相應(yīng)電源。

     

    軟件采用PID閉環(huán)控制方式對(duì)線圈中心均勻區(qū)磁場進(jìn)行控制,如下圖所示:輸入端為用戶設(shè)定的磁場值,軟件根據(jù)此設(shè)定值,由PID算法換算出相對(duì)應(yīng)的控制電流值,輸出至電源;

     

    線圈產(chǎn)生的磁場隨著控制電流的變化而發(fā)生變化,330F磁通門計(jì)將變化后的反饋磁場值發(fā)送給上位機(jī),軟件根據(jù)磁場的設(shè)定值與實(shí)際值的差值進(jìn)行不斷地調(diào)節(jié),直至誤差在允許的范圍內(nèi)。

      

                                                                                        軟件控制原理

    軟件的主界面如下圖所示,對(duì)地磁屏蔽線圈組的控制用于消除地磁的影響;

    對(duì)磁場發(fā)生線圈組的控制用于在均勻區(qū)產(chǎn)生指定大小的磁場。

    外部輸入選項(xiàng)框可選擇是否由外部信號(hào)控制磁場設(shè)定。

                                                                                          軟件主界面

    當(dāng)選擇由外部信號(hào)控制磁場設(shè)定時(shí),其工作流程:

    ①接收外部控制信號(hào)控制地磁屏蔽線圈組,將三個(gè)維度的設(shè)定值設(shè)為0nT,開始調(diào)零;

    ②地磁屏蔽線圈組三個(gè)維度的磁場值調(diào)節(jié)至指定范圍內(nèi)(±50nT),軟件發(fā)送“準(zhǔn)備好”信號(hào)至控制計(jì)算機(jī),并停止調(diào)零;

    ③控制計(jì)算機(jī)接收到“準(zhǔn)備好”信號(hào)后,用戶可以開始設(shè)置指定維度的磁場值,例如設(shè)置Bx為1000nT;

    ④接收到外部控制信號(hào)“Bx:1000nT”后,軟件控制磁場發(fā)生線圈組X維度對(duì)應(yīng)的電源,采用PID閉環(huán)控制將Bx控制在1000nT左右,具體的調(diào)節(jié)精度用戶可以在軟件“調(diào)節(jié)靈敏度”一項(xiàng)中進(jìn)行設(shè)置;

    ⑤完成指定維度磁場大小的調(diào)節(jié)后,軟件發(fā)送“調(diào)節(jié)完成”信號(hào)至控制計(jì)算機(jī),以提示用戶可以進(jìn)行下個(gè)磁場值的設(shè)置。

    PID參數(shù)設(shè)置界面如下圖所示,主要用于對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),以使系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能在調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量、振蕩、穩(wěn)態(tài)誤差等指標(biāo)間達(dá)到*優(yōu)。

     

     PID參數(shù)設(shè)置界面

    Kp加大將會(huì)減少穩(wěn)態(tài)誤差,提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度,但太大則振蕩次數(shù)增多。

    Ki可以用來消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。當(dāng)Ki合適時(shí),系統(tǒng)的特性比較理想。

    但是Ki偏大系統(tǒng)的振蕩次數(shù)較多;

    Ki偏小積分控制對(duì)系統(tǒng)的性能影響較小,這樣就不能有效的消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

    Kd控制可以減小系統(tǒng)的超調(diào)量,克服振蕩,縮短調(diào)節(jié)時(shí)間。

    當(dāng)Kd偏小時(shí),超調(diào)量變大,調(diào)節(jié)時(shí)間變長。

    PID校正綜合應(yīng)用了超前和滯后校正的各自特點(diǎn),利用超前校正來增大系統(tǒng)的相位裕度,改善其動(dòng)態(tài)性能;

    利用滯后部分來改善系統(tǒng)的靜態(tài)性能,從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性。

    PID校正采用湊試法,試驗(yàn)原則按照先比例、后積分、再微分原則,即按造 P、PI 、PID 順序進(jìn)行試驗(yàn),得出滿意的控制參數(shù)。

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